عندما نقوم باستخدام صنابير الماء نجد الماء نقي ونظيف ولكن الكثير من العمل يذهب للحصول على هذا الماء النقي؛ فالكيمياء تعمل على التأكُد أن تلك المياه آمنة وصالحة للشرب، وسوف نلقي نظرة على عملية معالجة المياه، وخصوصًا المواد الكيميائية التي تُستخدم في الحصول على مياه صالحة للشرب والاستخدام.
مصادر المياه:
الماء الذي يصل إلينا في منازلنا يأتي من مصادر عديدة؛ منها المياه الجوفية وهي المياه التي تأتي من تحت سطح الأرض، وهذه المياه يمكنها أن تكون نقية نسبيًا؛ بسبب ما يحدث لها من ترشيح طبيعي من خلال مرورها على بعض الصخور؛ ولذلك في بعض الأحيان يمكننا تخطي بعض خطوات المعالجة في محطات المياه الجوفية عن محطات المياه الأخرى والأنهار والبحيرات العذبة والبحار المالحة.
مراحل تنقية المياه:
- إزالة المخلفات الكبيرة مثل الطمي والكتل الصخرية من المياه، وتعتبر عملية ميكانيكية بسيطة؛ حيث يتم تمرير الماء من خلال حاجز يقوم بحصر تلك المخلفات –كالحطام- والتخلص منها، حتى لا تسبب إنسداد المرشحات مما يؤثر على عمليات المعالجة في وقت لاحق.
- ( Screening) أو عملية الغربلة، حيث تقوم بإزالة كميات كبيرة من النفايات كبيرة الحجم ولكن لا تستطيع إزالة المواد الذائبة والنفايات الصغيرة الحجم، وهنا تساعدنا الكيمياء في حل هذه المشكلة حيث تقوم بإزالة المواد الذائبة والمواد العضوية بإضافة المواد الكيميائية -التي تسمى بالمخثرات (coagulants)- ككربونات الألمونيوم وكلوريد الحديد الثنائي حيث تعمل على معادلة الشحنة السالبة الموجودة على الجزيئات الصغيرة من المواد العضوية في المياه، ومنعهم من صد بعضهم لبعض –تنافر- والسماح لهم بالتجمع معًا -التلبد (Flocculation)-، هو اسم يطلق على عمليات الخلط والتي تزيد من حجم الجزيئات المتكتلة مكونةً مايسمى بال(Floc) أو الشوائب.
- وال(Sludge) أو الرواسب التي تكونت بواسطة عمليات التجلط والتلبد يتم ترسيبها في مرحلة بعد ذلك؛ ولذلك يمكن إزالتها من الماء ومعالجتها والتخلص منها. وهذة ال(Sludge) تكون جزيئية على هيئة هيدروكسيدات المعادن، والتي تتشكل أثناء عمليات التجلط (coagulation)، وكذلك المواد العضوية يتم إزالتها، وبعض من الاستخدامات المحتملة تشمل الإضافة إلى الحقول حيث تستخدم في زراعة المحاصيل. وإذا تعثر ذلك؛ فيجب أن تُرسل إلى مكب نفايات أو حرقها للتخلص منها.
- وبعد أن تم التخلص من ال(Sludge)، ننتقل إلى مرحلة الترشيح، هنا يتم تمريرها خلال أسِرَّة (beds) من المواد التي تساعد على إزالة المواد والجزيئات العضوية والتي لم يسبق التخلص منها بواسطة التجلط (Coagulation). المواد المستخدمة عادة تكون سرير من الرمال فوق طبقة من الحصى؛ ومع ذلك فيمكن استخدام كربون على هيئة فحم ليساعد على إزالة المركبات التي تجعل طعم ورائحة المياه سيئين.
- وبعد أن تم تصفية المياه، فيمكن تعديل حموضته، وذلك لأن المياه الحامضية تسبب تآكلًا للأنابيب التي تمر من خلالها، وكما أنها تؤدي إلى تغير لون المياه، وكما أنها تسبب أيضًا دخول المعادن السامة مثل الرصاص؛ ولكي نقلل الحامضية نمرر المياه على المرشحات التي تحتوي على الحجر الجيري والذي يتكون من كربونات الكالسيوم حيث يساعد على رفع درجة الحامضية للماء (PH) مما يجعلها أقل حامضية، وعلى العكس يتم إضافة الأحماض عندما تكون الحامضية للمياه (PH) عالية –أي تكون المياه قلوية- وهذا غير شائع، وأيضًا يتم تلين المياه في هذة المرحلة في بعض محطات المعالجة.
- وفي بعض محطات المعالجة من الضروري إضافة مواد مضادة للتآكل، لمنع المعادن الموجودة في الأنابيب من الدخول في المياه. فتضاف المواد الكيميائية مثل (Orthophosphates) -وهو أي مركب يحتوي على ثلاث مجموعات من الفوسفور- كحمض الفوسفوريك لهذا الغرض يمنع الأورثوفوسفات (Orthophosphates) الرصاص من الدخول على السطح الداخلي للأنابيب. وهذا الإجراء لم يتم تنفيذه في مدينة ميتشيغان مما أدى إلى ارتفاع مستويات الرصاص في مياه المدينة.
- وبعد أن تم إزالة المواد الصلبة والمواد الذائبة من الماء، يتبقى لنا الكائنات الحية التي تسبب الأمراض كالبكتريا والفيروسات؛ فيجب تطهيرها قبل أن تنتقل من خلال شبكات أنابيب المياه إلى بيوت الناس. ويتم تحقيق ذلك عن طريق إضافة كميات صغيرة من الكلور للمياه؛ فالكلور عامل مؤكسد قوي يقوم بتفكيك جدران الخلايا وتعطيل الإنزيمات والبروتينات للبكتيريا، ولكن إضافة الكلور إلى المياه ليست عملية خالية من المشاكل، فالكلور يمكن أن يتفاعل مع المركبات العضوية المتبقية في الماء لتكوين مركبات (trihalomethanes-THMS) والتي تسبب السرطان للبشر والحيوانات، وعلى الرغم من ذلك فإن فوائد الكلور في الماء كثيرة، فيمنع انتشار الأمراض التي تنقلها المياه مثل الكوليرا Cholera)) والتيفود (Typhoid) وتتم مراقبة مستويات (THMs) المتكون في الماء بشكل دقيق، حتى لا تتعدى المستويات المسموح بها، وبالإضافة إلى ذلك منذ وجود مواد عضوية في الماء والذي يسهل تكوين (THMs) ولهذا السبب فإن إضافة الكلور تتم بعد عملية إزالة المواد العضوية من المياه عن طريق الترشيح، وذلك لتجنب تكوين (THMs) بكميات أكبر من المسموح بها؛ فبعض محطات المياه تستخدم الأوزون بدلًا من الكلور، ولكن للكلور فوائد فمنها أنه يبقي في الماء بعد خروجه من المحطات مما يساعد على حفظ المياه خالية من مسببات الأمراض حتى وصولها إلى المنازل.
- وأخيرًا، في بعض المناطق حيث تركيز الفلوريد في المياه منخفض بشكل طبيعي فإنه يتم إضافة الفلوريد قبل أن يغادر الماء محطات المعالجة؛ وذلك بغرض المساعدة على منع تسوس الأسنان.
وهكذا تساعد الكيمياء في وصول الماء إلينا بصورة نقية وآمنة.
إعداد/ تصميم: Muhammed effat
مراجعة علمية: Esraa Adel
مراجعة لغوية: Omnea Abd El-Aleem
المصدر:
http://www.compoundchem.com/2016/04/21/water-treatment/
#الباحثون_المصريون
